Роль шваннівських клітин у процесах регенерації
Раніше було відомо, що, незважаючи на здатність нейронів периферичної нервової системи регенерувати після пошкодження, нейрональне відновлення в центральній нервовій системі в цілому неефективне. Вказані процеси можливі завдяки активності різних типів гліальних клітин, які присутні в периферичних та центральних нервових структурах. Так, регенерації аксонів сприяють клітини Шванна. Однак у центральній нервовій системі цей механізм пригнічується діяльністю олігодендроцитів та утворенням гліального рубця. Дійсно, після ураження відбувається демієлінізація та активне перетворення шваннівських клітин на репаративні клітини, які стимулюють аксональний ріст та наступну мієлінізацію регенерованих аксонів. Натомість олігодендроцити в подібних умовах залишаються неактивними чи деградують після пошкодження структур центральної нервової системи, при цьому мієлін олігодендроцитів, що містить фактори, які стримують ріст, запобігає аксональному росту.
Крім того, периферичні та центральні нейрони відрізняються за своїми внутрішніми регенеративними властивостями. Після ураження ділянок периферичної нервової системи в периферичних нейронах відбувається активація програми регенерації шляхом індукції експресії набору генів, позначених як гени, асоційовані з регенерацією (regeneration-associated genes — RAG). Окремі з них здатні стимулювати ріст нейритів і, можливо, також ріст аксонів. Крім того, дезінтеграція пошкоджених аксонів відбувається швидше в периферичній нервовій системі, аніж у центральній. Після ураження периферичних нервів дистальні ділянки пошкоджених аксонів деградують до дрібних фрагментів, котрі в подальшому елімінуються клітинами Шванна, а потім макрофагами. При цьому очищення аксонів від детриту є раннім етапом процесу відновлення, що сприяє регенерації. Зокрема, дистальні ділянки аксонів — пошкоджених і відокремлених від тіла нейрона — у межах периферичної нервової системи швидко дезінтегруються протягом 2 діб після ураження, що поряд з демієлінізацією формує сприятливі умови для наступного аксонального росту та репарації.
Мієлін, клітини Шванна та олігодендроцити: основи процесів деградації та репарації
У центральній нервовій системі при травмі спинного мозку чи інсультних ураженнях також відбувається дегенерація дистальних ділянок аксонів, однак цей процес значно повільніший, ніж у периферичній нервовій системі. Розуміння механізмів, які контролюють деградацію аксонів після травматичних пошкоджень, могло би сформувати основу для прискорення цих процесів та позитивного впливу на регенерацію як у периферичній, так і в центральній нервовій системі. У новому дослідженні, представленому колективом вчених Університету Майнца імені Йоганна Гутенберга (Johannes Gutenberg University Mainz), Німеччина, та Університету Фрібурга (University of Fribourg), Швейцарія, було отримано дані про те, що клітини Шванна сприяють дезінтеграції дистального зрізу аксонів, зумовлюючи таким чином своєчасність очищення тканин. Дослідники проаналізували деталі вказаного процесу відновлення та продемонстрували, що аналогічний механізм може бути активовано в клітинах центральної нервової системи, наприклад після травми спинного мозку. Матеріали статті опубліковано в журналі «Cell Reports» 11 червня 2019 р.
Пояснюючи нюанси процесу нейронального відновлення, дослідники підкреслили, що мієлінпродукуючі клітини є основою процесу регенерації аксонів. Разом з тим, незважаючи на важливість мієліну для функціонування нервових клітин, у випадку травми саме мієлін блокує процес відновлення. У представленому дослідженні вчені зосередили увагу на вивченні функціональної активності олігодендроцитів центральної нервової системи. Олігодендроцити подібно до клітин Шванна зазвичай не здатні формувати актинові сфери, що сприяло б активації процесу деградації аксональних сегментів. Однією з передумов цього є те, що, на відміну від шваннівських клітин, олігодендроцити не експресують VEGFR1 — рецептор, який слугує тригером синтезу актинових сфер клітинами Шванна. Тому на наступному етапі в серії експериментів вченими було проведено індукцію експресії VEGFR1 олігодендроцитами. Це реалізувало клітинний синтез актинових сфер та активну елімінацію ушкоджених аксональних фрагментів, що і стало важливим кроком у напрямі прискорення регенерації нейронів центральної нервової системи.
Нині дослідники зосереджені на вивченні молекулярних процесів, які тригерують елімінацію мієліну з місця ураження в центральній нервовій системі. Поряд із видаленням аксонального детриту елімінація мієліну є наступною важливою передумовою, необхідною для повної регенерації нейронів. Підсумовуючи результати, автори роботи зазначили, що в ході проведеного експериментального дослідження вдалося ідентифікувати шлях прискорення деградації мієліну в периферичній нервовій системі. Тому перспективою подальших пошуків має стати вивчення можливостей активації описаних механізмів і в межах центральної нервової системи.
Долучайтеся до нас у Viber-спільноті, Telegram-каналі, Instagram, на сторінці Facebook, а також Twitter, щоб першими отримувати найсвіжіші та найактуальніші новини зі світу медицини.
- Johannes Gutenberg-Universität Mainz (2019) First step to induce self-repair in the central nervous system. ScienceDaily, July 11.
- Vaquié A., Sauvain A., Duman M. et al. (2019) Injured axons instruct Schwann cells to build constricting actin spheres to accelerate axonal disintegration. Cell. Rep., 27 (11): 3152-3166. DOI: 10.1016/j.celrep.2019.05.060.
Наталія Савельєва-Кулик
